动态SPWM方法在统一潮流控制器中的应用

介绍了统一潮流控制器 (UPFC)的直流侧电容两端电压的波动影响逆变输出电压的精度 ,并针对这一问题 ,提出了一种动态的正弦脉宽调剂 (SPWM)方法。这种动态的SP WM方法根据直流侧电容电压的波动 ,动态地修正载波uc的频率 fc,从而动态地调整逆变输出脉冲的宽度。通过对仿真结果的对比分析 ,证明了这种动态的SPWM方法能够提高逆变输出的精度 ,抑制谐波     

基于重复控制的新型三相变换器研究

中间直流侧的电解电容是决定AC/DC/AC变换器使用寿命的关键,取消或减小该电容具有重大意义。针对整流级采用二极管不控整流桥、逆变级采用全控桥的拓扑结构,具体分析了整流级在SPWM调制方式下的工作模式。通过把三相输出电压划分为6个区间,并在每一个区间内根据SPWM的调制特点和三相负载电流的波形,得出了负载功率因数角与能量反馈(倒灌电流)的关系。在此基础上,通过对1个载波周期内直流侧电容上的充放电分析,给出了有倒灌电流时最小电容值的计算方法。取消或减小直流侧电容后,不控整流输出的直流电压是波动的,逆变级不能直接应用标准的SPWM。根据重复控制的原理,对重复控制可以消除输出电压中因直流电压波动而产生的低次谐波的机理进行了分析,分析结果表明应用重复控制可以使输出电压具有良好的波形。最后,应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

小直流电容三相变换器新型调制技术的研究

为了获得较好的逆变输出电压、较高的功率因数和较小的系统侧电流畸变率,已经采用了诸如可控整流、较大的直流滤波电容、复杂的控制器等手段。本文提出了一种三相带有很小的直流连接电容的变换器且仅通过改变相应的调制波来消除变换器输出电压谐波的可调调制波SPWM技术,并基于DSP对变换器进行了设计和分析。该变换器采用了可调调制波SPWM技术,很大程度上消除了输出电压的谐波,同时减小了直流输出滤波器的尺寸。本文还详细地阐述了三相变换器可调调制波SPWM技术,并对变换器的性能进行了全面的分析。最后通过仿真验证了三相变换器的优越性。     

三相四开关并联有源电力滤波器的控制方法

在详细分析一种基于四开关逆变器的三相四开关并联有源滤波器(TFSSAPF)的拓扑结构和工作原理的基础上,采用控制TFSSAPF输出电流有功分量的方法,以稳定直流侧电容总电压,提出在TFSSAPF的c相输出电流指令值上叠加直流侧电容均压控制量的方法,实现直流侧电容电压均衡。针对TFSSAPF的结构,提出采用相电流作为指令电流的SPWM电流调制算法,并综合输出电流和直流侧电容电压控制目标,提出适用于TFSSAPF的控制方法。样机实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

混合背靠背模块化多电平变换器设计

近年来模块化多电平变换器在直流输电和电机驱动领域引起了广泛的关注。然而在电机驱动领域,输出低频时电容电压波动大的问题限制了其应用。提出了一种混合背靠背MMC拓扑,整流侧MMC采用全桥子模块和半桥子模块混合的结构,逆变侧MMC全部采用半桥子模块。分析了采用变直流母线电压的方法时电容电压的波动规律,并给出了系统的控制策略。电机在很大的转速范围内,电容电压波动基本恒定。最后,通过仿真验证了该拓扑结构及其控制策略的有效性。     

APF直流侧纹波电压分析及新PI控制策略研究

针对有源电力滤波器(APF)在应用中直流侧电容值的选择问题,给出了一种基于直流侧纹波电压的分析方法,该方法可将纹波波动率控制在设定的范围内.对直流侧电压进行适当控制,使得在特定的电容容量条件下,电压纹波波动率达到最小值,以取得良好的补偿效果.为了控制APF直流侧纹波,提出了一种采用直流侧输出电压偏差平方值的模糊PI控制方法,同时采用空间矢量脉宽调制(SVPWM).仿真和实验结果证明,该方法能减小直流侧电压纹波,平稳直流侧输出电压.     

基于直流侧电容最小化的无功补偿技术及其控制策略研究

传统的静止同步补偿器为了保证直流侧电压恒定,一般采用较大的直流电容,在单相系统中尤为如此。基于此,本文提出了一种新型桥式结构无功补偿技术,允许直流侧电压大幅度波动,从而减小所需直流侧电容的大小。首先分析了不同无功输出时直流侧电容电压理想波形,并以此来修正三角载波的轮廓,提出了直流侧电压波动条件下的脉冲调制方法。其次分析了每个周期内电容电压波动幅度以及直流偏置量,提出了直流侧电压波形直接控制策略。仿真表明,所提出的控制策略实现了对负载扰动的快速无功补偿,保证系统的稳定运行。和其他技术相比,该技术具有直流侧电容小、电流谐波含量小、响应速度快的优点。     

基于补偿函数的SPWM矩阵变换器控制策略

应用矩阵变换器的交直交等效模型,在其交直和直交2个虚拟环节上,分别采用不控整流和SPWM2种简单易实现的调制方式。在三相输入电压对称或非对称的情况下,虚拟整流环节输出的是直流波动电压,为消除此直流波动电压对虚拟逆变环节SPWM调制输出的电压、电流波形的影响,利用开关函数概念推导了对SPWM的调制波进行补偿的补偿函数。其原理是通过向调制波中注入反极性的、幅值随直流波动电压瞬时值变化的正弦波来消除输出电压中的低次谐波。该方法同样适用于输入电压非对称的情况,而且其硬件实现电路简单。应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果表明在输入电压对称或非对称的情况下都能获得良好的输出电压波形,验证了所提控制算法的正确性。     

一种APF直流侧电压波动分析及其吸收电路设计

此处根据瞬时功率平衡理论,对并联有源电力滤波器(SAPF)的直流侧电压波动进行了详细地分析,得到了SAPF直流侧产生波动的原因,并建立了相应的模型.更进一步地分析发现直流环节电压纹波会严重影响SAPF的输出电流畸变率,从而影响SAPF的补偿性能.因此,此处设计了一种直流环节电压纹波抑制电路(RSC),此处设计的RSC可以吸收SAPF直流侧上的纹波电压至RSC中,降低SAPF原有的直流侧电压波形,从而使SAPF电压纹波不影响SAPF桥臂的输出电压.并且,由于RSC的电压波动与输出桥臂隔离,不会影响SAPF输出电压,因此,RSC上的允许电压波动可以大大提高,从而可以降低直流环节电容值,并且提高SAPF的补偿性能,提高整体功率密度.实验结果表明了该方法的有效性.     

新型直流侧级联光伏逆变系统的研究与分析

新型直流侧级联的光伏逆变系统拓扑结构由多路单相全桥变换器与其连接的直流侧电容组成,直流侧电容串联能减少逆变桥电压。该拓扑结构使得MOSFET这种开关器件得到更广泛的应用。使用该拓扑结构可减小主电路的电流,同时由于使用了MOSFET,电路中的开关损耗减少了很多,因此降低了线路损耗。更为重要的是,通过对级联逆变器使用载波移相SPWM方式,降低了系统的工作频率,从而直接有效地降低了开关器件的损耗。最终通过仿真验证了该拓扑结构的有效性,研究结果表明多路直流侧级联光伏逆变系统具有较优越的谐波抑制能力,其直流电压控制简单。     

电压-电压SPWM控制DC／AC电路的研究

当直流供电电源电压大范围波动时,电压控制SPWM逆变电路的输出电压有幅值波动大、谐波分量大、动态响应较慢等缺点。提出一种能够适应输入电压大范围波动的新型电压-电压SPWM控制策略,并将其应用于实际系统,取得了较好的效果。     

并联型有源电力滤波器电压环优化设计

为了减小直流侧电压脉动对并联型有源电力滤波器(SAPF)补偿性能的影响,分析了补偿电流分解得到的谐波电流与直流侧电压脉动的关系,得到电容电压纹波的估算表达式。据此提出了一种适用于常用SPWM调制方式的电压环设计方法,即在经典PI控制基础上串入陷波器进行优化。按某一频率设计的陷波器减小了电压环输出在该频率的增益,使直流侧电压波动引起的干扰削弱,提升有源电力滤波器的补偿性能。仿真与实验结果表明该设计方法可以使有源电力滤波器的补偿效果明显改善,验证了本文理论分析和设计方法的正确性。     

不对称故障下低电压穿越的多目标解耦控制策略

在传统不对称故障低电压穿越控制中,囿于控制自由度有限,并网逆变器控制存在输出电流负序分量和直流侧电压二倍频波动抑制两个目标无法同时实现的问题。针对该问题,本文提出了一种不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越的多目标解耦控制策略。该策略将逆变器的控制目标设置为输出电流负序分量抑制,给出了综合考虑逆变器输出电流限幅和无功输出需求的逆变器电流内环控制参考值计算方法;通过双向Buck-Boost变换器将超级电容接入直流母线电容两端维持其电压稳定,并将直流侧电压二倍频波动转移至超级电容输入侧进行抑制。仿真结果表明,在所提控制策略下逆变器三相间的不平衡度降低,输出电流畸变得到改善,直流侧电压二倍频波动相比传统控制方法明显减小。     

基于ORC中发电机逆变系统的研究

对有机朗肯循环(ORC)低温余热发电中整个发电逆变系统进行了设计。首先根据整个发电系统对于发电机的性能要求和尺寸限制,给出发电机设计所需的额定参数及主要尺寸,对电机进行了电磁设计研究,验证了所设计的发电机满足感性负载下的电压和功率要求。其次针对双极性正弦脉宽调制(SPWM)产生丰富的高次开关谐波,对逆变侧输出二阶低通滤波器进行了设计,选择合理的参数滤除高次谐波。针对发电机输出电压波动设计了电压和电容电流反馈双闭环,通过建模整定反馈环路参数,绘制系统环路伯德图验证系统的稳定性和动态性能。最后设计一台三相四线制离网发电逆变器进行实验,结果证明所设计系统的输出电压波形畸变率小,整个系统在突变负载时满足稳态和动态调节性能的要求。     

直流侧电压大幅波动下CHB-STATCOM满足调制约束的直流电容取值分析

直流侧采用薄膜电容的级联型STATCOM需减小电容容值以提升装置功率密度。考虑器件电压应力,调制输出电压范围是制约电容容值减小的关键因素之一。针对星接H桥级联型STATCOM,考虑直流侧电压波动分量,分析调制输出电压约束下电容容值的取值范围。基于载波调制技术,推导直流侧电容、补偿电流与调制输出范围的解析关系。在此基础上,以直流侧电压峰值为约束条件,建立满足STATCOM调制输出的电压方程,分析满足调制要求时电容容抗的取值范围;基于此,进一步分析滤波电抗对电容容抗取值范围的影响和直流侧电压均值控制值的给定。通过仿真与实验对理论分析的有效性进行验证,并与传统电容取值方法进行对比,所获得的解析结论可为减小电容容值的研究提供理论参考。     

有源电力滤波器直流侧电压的复合控制

直流侧电容电压的控制是有源电力滤波器(APF)的关键技术之一。APF的补偿性能和功率损耗都与其直流侧电容电压有一定的关系。根据直流侧电容电压波动和补偿性能、功率损耗及电网电压之间的关系,采用下垂控制器调节直流侧电容电压参考值。考虑到电网电压波动和负载突变等情况,提出了一种鲁棒性好、稳态精度高的改进型滑模比例积分(PI)控制。仿真和实验结果表明:使用下垂控制器实时调节直流侧电容电压能够有效地提高补偿性能;使用改进的滑模PI控制能够提高滑模PI调节的稳态精度和对负载突变的响应速度。     

CPS-SPWM级联H桥APF直流侧电容设计

基于载波移相SPWM(CPS-SPWM)级联H桥的有源电力滤波器(APF)直流侧电容是其正常运行所必需的能量储存设备,该电容大小直接影响APF的谐波及无功补偿效果。这里在级联H桥APF主电路结构及CPSSPWM策略的基础上,建立单个H桥变流器的数学模型,结合开关函数的计算方法,通过分析调制信号、直流侧和交流侧电流三者之间的关系,从理论上推导出直流侧电流和电容电压在稳态下的数学表达式。由电容电压稳态时的脉动要求和直流侧电压控制的动态性能指标,给出直流侧电容参数的设计方法。最后,仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性。     

大功率极低频电源谐波传导分析

极低频(ELF)电源在地下资源探测、地震预测和军事通信等领域发挥着重要作用。然而,极低频电源逆变侧产生的低频谐波分量难以被滤除,将在逆变侧输入端形成纹波电压,恶化极低频电源的输出谐波特性。低频谐波分量还将渗透直流滤波网络向整流侧和电网传导,造成整流输出端电感电流波动,并在网侧电流基波和特征次谐波附近产生低频相关的边带谐波。建立了极低频电源的数学模型,重点关注逆变侧输入端电容电压和整流侧输出端电感电流,对低频谐波传导进行了分析,并对理论分析进行了仿真验证。     

两级式逆变器中间母线电压低频纹波抑制

两级式单相逆变器输出电压和电流都是低频交流电,输出瞬时功率中除含有直流量外还含有2倍输出频率的脉动量,造成中间母线电压出现二次纹波分量。为解决逆变环节产生的谐波引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命以及母线电压脉动可能导致逆变输出电压畸变的问题,提出了一种通过改变前级直流变换器外环电压控制器参数以实现母线电压低频纹波抑制的方法,并研究了两级式直交逆变器中间母线电容电压特性,通过分析逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量等表达式,从而揭示两级式逆变器中间母线电容低频电压纹波的产生及其影响因素。方法中前级直流变换器、后级逆变器均采用电压电流双闭环控制。仿真和实验结果表明该控制方法是正确、可行的,且母线电压低频纹波抑制效果明显。     

具有不平衡补偿功能的光伏发电系统直流侧电容设计方法

为平衡光伏并网逆变器直流侧电压波动分量与光伏阵列实际输出平均功率损耗值两者间的关系,提出一种直流侧电容设计原则。分析单级式光伏发电系统中进行网侧电流不平衡补偿时,光伏并网逆变器直流侧电压波动分量产生的原因及该波动分量对光伏阵列实际输出功率的影响,研究了以限制光伏输出功率损失值为目标的直流侧电容设计原则,通过仿真验证了设计原则的可行性和适用性。